統計力学は、正確な状態が不確実な機械システムの平均的な挙動を調べるために確率理論を使用する理論物理学の枝である。 統計力学は、大型システムの熱力学的挙動を説明するために一般的に使用される。古典的な熱力学を扱い、拡張するこの統計力学の枝は、統計的熱力学または平衡統計力学として知られている。微視的な機械法則には、温度、熱、エントロピーなどの概念は含まれていません。しかし、統計力学は、システムが実際に準備されるときにシステムの状態に関する自然な不確実性からこれらの概念がどのように生じるかを示している。統計力学を使用する利点は、熱力学的量(例えば熱容量)を微視的な挙動に結び付ける正確な方法を提供することであるが、古典的熱力学では、そのような量を様々な材料について測定し、統計力学はまた、熱力学の法則を、顕微鏡システムや自由度の低い他の機械システムなど、古典的熱力学では考慮されていないケースに拡張することも可能にする。 統計力学はまた、平衡の外での使用を見出す。非平衡統計力学として知られる重要なサブブランチは、不均衡によって引き起こされる不可逆的プロセスの速度を微視的にモデル化するという問題を取り扱う。そのようなプロセスの例には、化学反応または粒子および熱の流れが含まれる。平衡とは異なり、一般的に非平衡統計力学に適用される正確な形式論は存在しないので、この統計力学のこの枝は理論的研究の活発な分野である。 [ギブス自由エネルギー] |